鞋类减震试验机测试功能多样化研究

摘要：鉴于减震性能是影响鞋类穿着舒适性和安全性的重要因素，以及当前市场上减震试验机普遍存在测试功能单一、标准不兼容等问题的现状，研究通过综合分析国内外相关标准采用的减震设备，及其对传感器种类和冲击头的形状尺寸的要求，开发出适用于各类冲锤连接的冲击杆，并通过结构优化和系统集成，实现同时满足多种国内外标准测试要求的多功能减震一体机的研发，实现了减震试验机测试功能的多样化。

关键词：鞋类；减震试验机；多功能；冲头；传感器

研究显示，人在负重的状态下徒步行走，每公里约走600步～700步，这就意味着每步行一公里，一只脚要承受600次～700次的重力冲击[1]，若是激烈的运动，其冲击力将更大。一名体重约为100kg的篮球中锋员，在一场48min的比赛中要起跳约300次，每次落地其前脚掌将承受约四倍体重的重量，全场比赛累计受力高达1176000N。如果穿着的鞋没有良好的减震系统来缓冲这种冲击，会使人的双脚感到疲惫不堪，无法保持速度和耐力，同时会对大脑造成冲击，对健康造成损伤[2-3]。因此，鞋类减震性能，是影响其舒适安全性的一个非常重要的指标。鞋类减震性能备受国内外相关从业者的关注，各类减震方法的开发也是层出不穷，这也导致了国际上鞋类减震性能测试方法的多样性，如美国标准ASTMF1976：99《运动鞋缓冲性能冲击试验方法》[4]和英国标准SATRATM479《质量冲击吸收测试仪》[5]，采用的冲头及传感器不一样，且与国内也有差异，从而出现减震试验设备不兼容的情况，导致鞋类研发生产机构和检测机构往往需要根据具体的试验方法来购买对应的试验机，多种试验机的配置，也显著增加了鞋类研发生产机构和检测机构的运行成本，且造成极大的资源浪费。鉴于此，本文研究通过优化结构设计，致力于满足国内外系列减震标准测试要求的多功能一体机的研发，解决国内外同类产品测试标准不兼容的技术瓶颈，实现测试功能多样化的技术创新。

1研发内容

研究通过综合分析国内外相关标准采用的减震设备，及其对传感器种类和冲击头的形状尺寸的要求，开发出适用于各类冲锤连接的冲击杆，并通过结构优化和系统集成，实现同时满足GB/T30907-2014《胶鞋运动鞋减震性能试验方法》[6]、GB/T38012-2019《鞋类整鞋试验方法缓震性能》[7]、GB/T38018-2019《鞋类鞋底试验方法抗疲劳性能》[8]、ASTMF1976、SATRATM142《质量冲击吸收测试》[9]等，国内外标准测试要求的多功能一体机的研发，解决国内外同类产品测试标准不兼容的技术瓶颈，实现测试功能多样化的技术创新。

2研发过程及讨论

在相关标准中，我国国家标准（GB）和美国标准（ASTM）用到了力传感器，而英国标准（SATRA）则使用加速度传感器，同时相关标准中对冲锤尺寸的要求也各有不同，例如GB/T24152和ASTMF1976标准要求冲击头直径为45mm、边缘倒角半径为1.0mm（如图1所示），SATRATM142标准要求冲击头尺寸为直径45mm、顶部圆弧半径为37.5mm（如图2所示），而GB/T38012标准则要求前掌冲击头尺寸为85mm×50mm、球冠高度5mm；后跟冲击头尺寸为直径50mm、球冠高度5mm（如图3所示）。所以，不同标准对传感器的种类，以及冲击头的形状尺寸等要求都不尽相同。为了提高设备的适用性，满足更多客户对鞋类减震性能的检测需求，扩大设备检测性能的多样性，本研究对设备机械结构进行了优化设计，使其能满足不同标准对传感器和冲击头以及其它性能的需求。且使其更换简单，操作方便。相应冲锤的结构示意图如图4、图5、图6所示。图4为符合GB/T24152和ASTMF1976标准的冲锤结构图，图5为符合SATRATM142标准的冲锤结构图，图6为符合GB/T38012标准的冲锤结构图。各种标准的冲锤都能与设备的冲击连杆连接（如图7所示），且各种冲锤连接头的内孔尺寸都相同，所以能非常方便的进行更换。多功能试验机内部部件连接方式如图7所示，当需要进行不同标准测试时，只需将相应标准的冲锤更换并与连杆连接牢固即可，其操作十分简单方便，然后选择对应的程序便能满足相应标准的测试，极大地提高了本机的多用性能，使其能满足更多客户的检测需求。同时，根据测试要求，研究结合软件设计，实现测试结果输出的多样化。打开的空间[4]（如门或盖与其他部件形成的空间），防止儿童躲藏期间而导致窒息。如存在这类空间，则应开设透气孔或保证其打开力小于45N。为防止家具中的绳带绕住儿童脖颈而导致窒息（如图5所示）[2]，儿童家具中不建议设计绳带结构。如有，建议18个月及以下婴幼儿使用的产品中单独绳带，在（25±1）N拉力下，自由端至固定端的长度应≤220mm；其他年龄段产品在（25±1）N拉力下，自由端至固定端的长度应≤300mm。18个月及以下婴幼儿使用的产品中有多根绳带，绳带间固定端的距离＞80mm时，在（25±1）N拉力下，每根绳带自由端至固定端的长度应≤220mm；其他年龄段产品在（25±1）N拉力下，每根自由端至固定端的长度应≤300mm。18个月及以下婴幼儿使用的产品有多根绳带，绳带间固定端的距离≤80mm时，在（25±1）N拉力下，每根绳带自由端至固定端的长度应≤220mm，且从一个自由端到另一个自由端形成环的周长应≤360mm；其他年龄段产品在（25±1）N拉力下，每根自由端至固定端的长度应≤300mm，且从一个自由端到另一个自由端形成环的周长应≤360mm；绳带、彩带或松紧绳索等自由端的尾部不应有立体装饰物；18个月及以下婴幼儿使用的产品中绳带厚度应≥1.5mm，或者直径≥1.0mm。婴幼儿及儿童家具中的结构设计，不应有婴幼儿及儿童能拔下的小零件[1]、标签，以免儿童误食导致其窒息。2.6其他结构设计儿童家具不应使用玻璃材料[4]，以免儿童使用过程中冲撞而破碎导致伤害。不建议设计声控升降装置，以免非意识升降导致存放物品滑落、倾翻。

3结束语

儿童对事物的感知和事情的判断，在生长发育的不同阶段有很大差异，对于危险的认知远不及成年人，且缺乏自我保护意识。所以在设计儿童家具时，家具结构安全性是最需要考量的重要因素，尽量避免割伤、挤压伤、碰撞伤、扎伤、窒息等风险因子，从产品的源头保护儿童安全。

作者：韩健健 胡勇杰 高军 单位：广东产品质量监督检验研究院 东莞市恒宇仪器有限公司